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Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine Ausgleichssehaltung zu schaffen zum
Erzeugen eines Ausgangsstromes mit einer bestimmten Stromkennlinie als Funktion des
Wertes eines Eingangsstromes, wobei die Stromkennlinie einen maximalen und einen
minimalen Wert hat, wobei diese Schaltungsanordnung ein Mittel aufweist zum
Erzeugen eines zum Eingangsstrom proportionalen ersten Stromes, das mit einer ersten
Stromquelle in Reihe liegt und einen zweiten zu einem Bezugsstrom proportionalen
Strom erzeugt, um einen ersten resultierenden Strom zu erzeugen, der positiv ist, wenn
der erste Strom höher ist als der zweite Strom und Null im entgegengesetzten Fall,
wobei eine erste Schaltstufe vorgesehen ist, die nicht-leitend ist, wenn der erste
resultierende Strom Null ist und dadurch durchlässig ist, wenn dieser Strom positiv ist,
wobei weiterhin eine zweite Schaltstufe vorgesehen ist, die von demselben Strom
durchflossen wird wie die erste Schaltstufe, wobei eine zweite Stromquelle vorgesehen ist
zum Liefern eines zu dem bezugsstrom proportionalen dritten Stromes, die mit der
zweiten Schaltstufe derart in Reihe liegt, daß ein zweiter resultierender Strom erzeugt
wird, der positiv ist, wenn der dritte Strom höher ist als der resultierende erste Strom,
wobei eine dritte Schaltstufe vorgesehen ist, die nicht-leitend ist, wenn der zweite
resultierende Strom Null ist, und die durchflossen wird, wenn dieser Strom positiv ist,
wobei eine erste Stromausgangsstufe vorgesehen ist zum Liefern eines Stromes, der dem
Strom durch die dritte Schaltstufe entspricht und wobei eine zweite Stromausgangsstufe
parallel zu der ersten Stromausgangsstufe vorgesehen ist zum Liefern eines Stromes, der
dem Bezugsstrom entspricht, dessen Wert folglich der genannte minimale Wert der
Ausgangsstromkennlinie ist.
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Eine derartige Schaltungsanordnung wurde verwendet zum Schaffen einer
Verstärkungsregelung eines Fernsprechempfängers, wobei diese Schaltungsanordnung
kommerziell unter der Bezeichnung TEA 1064 erhältlich ist.
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Eine Schaltungsanordnung zum selben Zweck aber mit einer anderen
Struktur wurde auch bereits beschrieben in dem US-Patent Nr. 3.810.032.
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Die beiden Schaltungsanordnungen ermöglichen es, einen Strom zu
erhalten, der zwischen einer unteren und einer oberen Grenze linear abhängig ist von
einem Eingangsstrom. Derartige Schaltungsanordnungen werden insbesondere in
Teilnehmerfernsprechapparaten verwendet, die mit einer bestimmten Spannung gespeist
werden, im allgemeinen 48 Volt, aus einer Zentralstelle, wobei der Strom, der dem
Teilnehmer zur Verfügung steht, kleiner ist, je nachdem der Abstand von der
Zentralstelle größer ist. Um die Empfindlichkeit des Fernsprechapparats unabhängig von der
Länge der Teilnehmerleitung zu machen und dadurch den Hörpegel unter den
Teilnehmern homogen zu machen, weist der Teilnehmerapparat eine Verstärkerstufe auf,
deren Verstärkungsverhältnis von dem zugeführten Strom abhängig ist und wobei dieser
Speisestrom von einer durch den Leitungsstrom gespeisten Ausgleichsschaltung geliefert
wird, wobei der Ausgleich entsprechend einer der theoretischen Kurve möglichst
annähernden linearen Beziehung erfolgt.
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Wenn aber die Leitungen sehr lang sind und/oder wenn mitflere Längen
von Leitungsabschnitten verwendet werden, erstreckt sich die theoretische Kurve über
einen größeren dynamischen Bereich und neigt dazu, krümmer zu werden.
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Der genannte lineare Ausgleich ist auf diese Weise nicht länger genau
genug, was für bestimmte Teilnehmerstellen ungünstig ist.
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Die Erfindung hat nun u.a. zur Aufgabe diesen Nachteil auszuschalten,
indem eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen wird, die im Grunde einen Ausgleich
schafft mit wenigstens zwei linearen Gebieten mit verschiedenen Neigungen, damit
derartige Kurve insbesondere aber nicht ausschließlich mit einer größeren Genauigkeit
angenähert werden können, oder um die herkömmlicheren Kurven mit einer größeren
genauigkeit anzunähern.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist dazu das Kennzeichen
auf, daß sie wenigstens eine Ausgleichsschaltung aufweist, die mit einer der ersten und
zweiten Schaltstufen parallel verbunden ist und, einerseits, eine dritte Stromquelle
aufweist zum Liefern eines dem Bezugsstrom proportionalen vierten Stromes, und die
mit einer vierten Stromquelle zum Liefern eines Stromes entsprechend dem von der
ersten Schaltstufe gelieferten Strom in Reihe geschaltet ist und andererseits eine
Sperrschaltung aufweist zum Verbinden der vierten Stromquelle parallel mit mindestens
einer der ersten und zweiten Schaltstufen, wenn der durch die vierte Stromquelle
fließende Strom größer ist als der vierte Strom.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist die erste Schaltstufe
einen ersten Transistor auf, dessen Kollektor-Emitter-Strecke zu der ersten Stromquelle
parallelgeschaltet ist und einen zweiten Transistor, dessen Basis-Emitter-Strecke zu der
Kollektor-Emitter-Strecke des ersten Transistors parallelgeschaltet ist, und weist die
zweite Schaltstufe einen dritten Transistor auf, dessen Basis mit der des ersten
Transistors verbunden ist. Die dritte Schaltstufe kann einen vierten Transistor aufweisen,
dessen Kollektor-Emitter-Strecke zu der zweiten Schaltstufe parallelgeschaltet ist und
einen fünften Transistor, dessen Basis-Emitter-Strecke zu der Basis-Emitter-Strecke des
vierten Transistors parallelgeschaltet ist und die erste Ausgangsstufe kann einen sechsten
Transistor aufweisen, dessen Basis mit der des vierten Transistors verbunden ist.
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Auf diese Weise wird das erwünschte Resultat erzielt mit einer
Schaltungsanordnung, die nach wie vor einfach ist und die Parameter der
Schaltungsanordnung (Neigungen, Neigungsänderungen) lassen sich ohne Schwierigkeiten einstellen)
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Nach einer vorteilhaften Ausführungsforrn weist mindestens eine
Sperrschaltung eine erste Diode auf, die mit dem genannten Mittel zum Liefern des zu dem
Eingangsstrom proportionalen ersten Stromes in Reihe liegt, und eine zweite und dritte
Diode, die zu der vierten Stromquelle parallelgeschaltet sind. Dadurch wird eine
Ausgleichskurve erhalten mit zwei Neigungen, die insbesondere den für die
Teilnehmerstellen gezogenen Kurven entsprechen.
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Nach einer Ausführungsform weist mindestens eine Sperrschaltung eine
vierte Diode auf, die mit der zweiten Stromquelle in Reihe liegt, und eine fünfte und
sechste Diode, die zu der vierten Stromquelle parallelgeschaltet ist.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind, entsprechend einem
Ausgleich mit drei Neigungen, die insbesondere dem Fall der Teilnehmerstellen
entsprechen, zwei Ausgleichsschaltungen zu der ersten Schaltstufe parallelgeschaltet.
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Die Erfindung dürfte besser verstanden werden beim Lesen der
nachfolgenden als Beispiel gegebenen und nicht beschränkenden Beschreibung der Figuren. Es
zeigen:
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Fig. 1 eine bekannte Verstärkungsregelschaltung,
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Fig. 2 eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Stromes mit einem
bestimmten Verhältnis zu dem Leitungsstrom,
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Fig. 3 eine Verstärkungsregelschaltung nach einer ersten Ausführungsform
der Erfindung,
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Fig. 4 eine darstellung der Kurven, welche die Verstärkungskennlinie
aufgetragen gegenüber dem Leitungsstrom für eine in Fig. 3 dargestellte
Schaltungsanordnung darstellen,
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Fig. 5 die Kurve mit zwei Neigungslinien der Schaltungsanordnung nach
Fig. 3, angepaßt an des Profil einer bestimmten Ausgleichskurve,
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Fig. 6 eine Verstärkungsregelschaltung nach einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung,
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Fig. 7 eine Kurve, welche die Verstärkungskennlinie gegenüber dem
Leitungsstrom für eine Schaltungsanordnung nach Fig. 6 darstellt, und
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Fig. 8 die Kurve mit zwei Neigungslinien der Schaltungsanordnung nach
Fig. 6, zum Liefern einer bestimmten Ausgleichskurve,
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Fig. 9 eine Verstärkungsregelschaltung nach einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung,
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Fig. 10 eine Kurve, welche die Verstärkungskennlinie für eine
Schaltungsanordnung nach Fig. 9 darstellt,
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Fig. 11 die Kurve mit drei Neigungslinien der Schaltungsanordnung nach
Fig. 9, angeaaßt an das Profil einer bestimmten Ausgleichskurve.
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Eine Verstärkungsregelschaltung nach Fig. 1 (Stand der Technik) hat zur
Aufgabe, einen Verstärkungsregelstrom 1 zu liefern, dessen Wert Io beträgt (minimale
Verstärkung), wenn der leitungsstrom einen maximalen Wert erreicht, Io + yIo, wenn
der Leitungsstrom einen minimalen Nennwert hat, und der zwischen diesen beiden
Werten linear schwankt, wenn der Leitungsstrom zwischen diesen beiden Nennwerten
bleibt. Bei y = 1 wird eine Korrekturdynamik von 6 dB erreicht und 9 dB bei y =
1.75.
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Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 weist einen npn-Transistor T&sub0; auf
mit mindestens einem Emitter, der mit dem gemeinsamen Pol (Erde) verbunden ist, mit
einer Basis, der eine Bezugsspannung Vref. zugeführt wird, so daß die
Kollektor-Emitter-Strecke von einem Strom xIo durchflossen wird (wobei x die Anzahl Emitter
des Transistors ist, T&sub0; das Verhältnis zwischen den Oberflächen der Emitter der
Transistoren T&sub4; (siehe unten) und T&sub0; ist), und mit einem Kollektor, der mit einer
Stromquelle verbunden ist, deren Stärke koIL beträgt. IL stellt den von einer
Teilnehmerstelle empfangenen Leitungsstrom dar, dessen Wert von der Entfernung des
Teilnehmers von der Zentralstelle abhängig ist, und ko stellt ein bestimmten Verhältnis
dar.
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Von einem npn-Transistor T&sub1;&sub0; ist der Emitter nach Erde verbunden, der
Kollektor ist mit dem des Transistors T&sub0; verbunden und die Basis ist mit der eines npn-
Transistors T&sub1; verbunden. Der npn-Transistor T'&sub1;&sub0; ist mit seiner Basis verbunden mit
den Kollektor-Elektroden der Transistoren T&sub0; und T&sub1;&sub0;, der Emitter ist mit den Basis-
Elektroden der Transistoren T&sub1;&sub0; und T&sub1; verbunden und der Kollektor ist mit einer
Speisespannungsquelle V verbunden. Der Transistor T&sub1; ist mit seinem Emitter nach
Erde verbunden, der Kollektor ist mit dem eines npn-Transistors T&sub2; verbunden und
ebenfalls mit einer Stromquelle mit einer Stärke von yIo, in diesem Fall gebildet durch
einen pnp-Transistor T&sub1;&sub1;, dessen Emitter mit der Spaanungsquelle V verbunden ist, die
Basis ist mit dem Bezugspotential Vref. verbunden und mindestens ein Kollektor ist mit
dem der Transistoren T&sub1; und T&sub2; verbunden. Die Basis eines npn-Transistors T'&sub2; ist mit
den Kollektorelektroden der Transistoren T&sub1; und T&sub2; verbunden, der Emitter ist mit der
Basis des Transistors T&sub2; verbunden und der Kollektor ist mit der Spannungsquelle V
verbunden. Von einem npn-Transistor T&sub3; ist die Basis mit der des Transistors T&sub2;
verbunden, der Emitter ist nach Erde verbunden und der Kollektor ist mit dem eines
Transistors T&sub4; verbunden, dessen Emitter nach Erde verbunden ist und dessen Kollektor
mit dem eines Transistors T&sub4; verbunden ist, dessen Emitter nach Erde verbunden ist
und dessen Basis die Spannung Vref. zugeführt wird zum Bilden einer Stromquelle Io.
Der gemeinsame Kollektor der Transistoren T&sub3; und T&sub4; bildet den Ausgang S der
Schaltungsanordnung, die eine Stromquelle mit dem Wert I bildet. Es dürfte
einleuchten, daß die Transistoren T&sub1;&sub0; und T'&sub1;&sub0; einer in Vorwärtsrichtung leitenden Diode
in der Basis von T&sub1; entsprechen, die eine Basis-Emitter-Spannung gleich V&sub0; in diesen
Transistor einführt, solange es Strom gibt.
Die Schaltungsanordnung hat drei Betriebszonen.
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a) Niedrig IL: koIL < x < Io.
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Der Transistor T&sub0; wird gesättigt und der Transistor T&sub1; wird gesperrt und
folglich wird T&sub2; leitend und wird von dem Strom yIo durchflossen, da es der Transistor
T&sub3; ist, mit dem er eine Stromquelle bildet. Auf diese Weise gilt I = Io(1+y), was einer
maximalen Verstärkung entspricht.
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b) Zwischenwert IL: koIL > x > Io
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Der Transistor T&sub0; ist normalerweise leitend. Der Transistor T&sub1; folglich
leitend (koIL.xIo) und der Transistor T&sub2; leitet folglich den Strom yIo-(koIL-XIo), was
ebenfalls für den Transistor T&sub3; gilt.
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Es gilt also: I = Io(I+y) - (koIL-xIo).
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c) Hoch IL: koIL ≥ (x+y)Io.
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Der Strom in T&sub2; wird abgeschnitten, wodurch der Transistor T&sub3; gesperrt
wird.
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Es gilt also I = Io (minimale Verstärkung).
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Fig. 2 zeigt einen Standard-Schaltplan einer Schaltungsanordnung, mit der
es möglich ist, einen Strom koIL und eine Speisespannung V von einer Teilnehmerstelle
zu erzeugen. Die Zentralstelle liefert den Teilnehmerleitungen eine Spannung Vs von 48
V. Der Strom IL, den der Teilnehmer erhält, ist abhängig von der Länge der Leitung
zwischen dem Teilnehmer und der Zentralstelle (Leitungswiderstand RL), und von dem
Wert des Widerstandes der Zentralstelle (im allgemeinen 600 Ohm). Am Eingang der
Teilnehmerstelle ist eine Zener-Diode Z vorgesehen, weiche diese Stelle gegen
Überspannungen schützt, und zwischen einer Klemme eines Anpassungswiderstandes Ra und
Erde ist ein Kondensator C&sub0; hohen Wertes (etwa 100 uf) vorgesehen. Diese Klemme
des Widerstandes Ra liefert die Speisespannung V.
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Zwischen dem Eingang der Teilnehmerstelle und dem nicht-invertierenden
Eingang eines Operationsverstärkers A ist ein Widerstand R&sub2; vorgesehen. Zwischen
diesem Eingang des Verstärkers A und Erde ist ein Kondensator C&sub2; vorgesehen, der
einen hohen Wert hat (einige uf) zum Herausfiltern des restlichen Wechselstromanteils.
Der Ausgang des Verstärkers A ist mit der Basis eines Transistors T&sub2;&sub0; verbunden,
dessen Kollektor mit dem Eingang der Teilnehmerstelle verbunden ist und dessen
Emitter einen Knotenpunkt B mit, einerseits, einem mit dem Knotenpunkt B und dem
nicht-invertierenden Eingang des Verstärkers A verbundenen Widerstand R&sub1; und,
andererseits, einem Widerstand R zwischen dem Knotenpunkt B und Erde bildet und,
zum Schluß, mit der Kathode einer der beiden Dioden D&sub1; und D&sub2; verbunden ist, die
zwischen dem invertierenden Eingang des Verstärkers A und dem Knotenpunkt in Reihe
geschaltet sind.
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Wenn vorausgesetzt wird, daß V&sub1; die Spannung am Knotenpunkt B ist
und V&sub2; die Spannung am nicht-invertierenden Eingang des Verstärkers A ist, und VD
die Spannung an einer Diode ist, gilt:
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V&sub2; - V&sub1; = 2VD
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V&sub1; = RIL
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V&sub2; = RIL + 2VD.
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Der nicht-invertierende Eingang des Verstärkers A ist verbunden mit der
Basis eines npn-Transistors T&sub3;&sub3;, dessen Emitter über eine in Vorwärtsrichtung leitende
Diode D&sub3; bzw. einen Widerstand R&sub3; nach Erde verbunden ist. Der Kollektor des
Transistors T&sub3;&sub3; ist mit der Basis eines Transistors T&sub3;&sub2; verbunden, dessen Kollektor
nach Erde verbunden ist. Von einem Transistor T&sub3;&sub0; sind n&sub1; Kollektorelektroden mit der
Basis des Transistors T&sub2;&sub3; verbunden. Der Transistor T&sub2;&sub2; wird verwendet, weil V&sub2; nach
Erde verbunden ist.
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Der Emitter des Transistors T&sub3;&sub0; ist über einen Widerstand R&sub3;&sub0; mit der
Spannung V verbunden und die Basis ist mit dem Emitter des Transistors T&sub3;&sub2; sowie mit
der Basis eines Transistors T&sub3;&sub1; verbunden, dessen Emitter über einen Widerstand R&sub3;&sub1;
mit der Spannungsquelle V verbunden ist, wobei dieser Transistor n&sub2;
Kollektorelektroden hat (mit n&sub2; ≥ 1), die den Strom koIL liefern. Die nicht nach Erde verbundene
Klemme des Widerstandes R&sub3; hat ein Potential von V&sub3;.
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Es gilt dann:
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V&sub3; = V&sub2; - 2VD ≈ V&sub1; = RIL
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Der Strom I' durch den Widerstand R' hat den nachfolgenden Wert
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Die Transistoren T&sub3;&sub0; und T&sub3;&sub1; bilden eine Stromquelle mit einem Verhältnis von n&sub2; / n&sub1;
(oder im allgemeinen, mit dem Verhältnis der Oberflächen der Kollektorelektroden).
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Es gilt:
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Fig. 2 zeigt ebenfalls eine Anordnung zum Erhalten der Spannung Vref
für die pnp-Transistor-Stromquellen (und einer Spannung V'ref für die npn-Transistor-
Stromquellen). Diese Anordnung weist einen ersten Zweig auf, der die
reihengeschalteten Kollektor-Emitter-Strecken zweier Transistoren benutzt, des pnp Transistors T&sub4;&sub0; und
des npn Transistors T&sub4;&sub1;. Die Basis-Emitter-Strecke eines pnp-Transistors T'&sub4;&sub0;, dessen
Kollektor nach Erde verbunden ist, liegt isoliert zwischen der Basis und dem Kollektor
des Transistors T&sub4;&sub0;. Zwischen dem (den) Kollektor(elektroden) des Transistors T&sub4;&sub1; und
Erde liegt ein Widerstand R&sub4;&sub0;. Der zweite Zweig enthält in einer Reihenschaltung die
Emitter-Kollektor-Strecken eines pnp Transistors T&sub4;&sub2; und eines npn-Transistors T&sub4;&sub3;,
deren Emitterelektroden nach Erde verbunden sind. Die Basis-Emitter-Strecke eines npn
Transistors T'&sub4;&sub3; Iiegt zwischen dem Kollektor und der Basis des Transistors T&sub4;&sub3;. Die
Emitterelektroden der Transistoren T&sub4;&sub0; und T&sub4;&sub1; werden auf einen Wert gebracht, der
drei Diodenspannungen (3 VD) entspricht. Diese Spannung, die dem Wert 3 VD
entspricht, wird erhalten auf Basis der Spannung V, die eine Stromquelle Io speist, die
dafür sorgt, daß durch drei reihengeschaltete Dioden D&sub4;&sub0;, D&sub4;&sub1; und D&sub4;&sub2; ein Strom
fließt. Die Spannung Vref ist an den miteinander verbundenen Basiselektroden der
Transistoren T&sub4;&sub0; und T&sub4;&sub1; verfügbar und an den miteinander verbundenen
Basiselektroden der Transistoren T&sub4;&sub1; und T&sub4;&sub3; ist eine Spannung V'ref verfügbar. Diese Werte
hängen typisch ab von dem Wert des Widerstandes R&sub4;&sub0;.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung (Fig. 3) unterscheidet sich
von der nach Fig. 1 darin, daß der Transistor T&sub1;&sub2; und der npn Transistor T&sub1;&sub4; sowie die
Dioden D&sub1;&sub0;, D&sub1;&sub2; und D'&sub1;&sub2; hinzugefügt sind. Von dem Transistor T&sub1;&sub2; ist die Basis mit
der Bezugsspannungsquelle Vref verbunden, der Emitter ist mit der
Speisespannungsquelle V verbunden und eine oder mehrere Kollektorelektroden sind über zwei in
Vorwärtsrichtung leitende Dioden D&sub1;&sub2; und D'&sub1;&sub2; nach Erde verbunden. Der Transistor
T&sub1;&sub2; bildet eine Stromquelle zIo, die Basis des Transistors T&sub1;&sub4; ist nach Erde verbunden
und der Kollektor ist mit dem oder denen des Transistors T&sub1;&sub2; verbunden.
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Zwischen den Kollektorelektroden der Transistoren T&sub1; und T&sub1;&sub4; ist eine
Diode D&sub1;&sub0; vorgesehen, während die Anode mit dem Kollektor des Transistors T&sub1;
verbunden ist. Es lassen sich also vier Betriebszonen unterscheiden:
a) Niedrig IL: koIL < XIo
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Der Transistor T&sub0; ist gesättigt, der Transistor T&sub1; ist gesperrt, ebenso wie
der Transistor T&sub1;&sub4;. Der Strom zIo geht durch die Dioden D&sub1;&sub2; und D'&sub1;&sub2; und der Wert
des Kollektorpotentials von T&sub1;&sub2; ist 2VD.
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Der Transistor T&sub2; ist leitend. Der Kollektorpotentialwert ist die Summe
der Basis-Emitter-Spannungen der Transistoren T&sub2; und T'&sub2;, d.h. 2VD, was bedeutet,
daß die Diode D&sub1;&sub0; gesperrt ist. Die Wirkung entspricht also der obenstehend
beschriebenen Wirkung und es gilt:
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I = Io(1+Y), was einer maximalen Verstärkung entspricht.
b) Niedriger Zwischenwert IL: koIL > xIo.
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Der Transistor T&sub1;&sub0; wird von dem Strom KoIL - xIo durchflossen.
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Der Transistor T&sub1;&sub4;, der w Emitterelektroden hat (in der Zeichnung w =
3), wird von dem Strom w(koIL - xIo) durchflossen.
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Die Dioden D&sub1;&sub2; und D'&sub1;&sub2; werden von Strom zIo - w(koIL - xIo)
durchflossen, also die Spannung am Kollektor von T&sub1;&sub4; hat den Wert 2VD. Der Transistor T&sub2;
ist leitend, also die Spannung an der Basis von T'&sub2; und folglich an dem Kollektor von
T&sub1; hat ebenfalls den Wert 2VD. Auf diese Weise ist die Diode D&sub1;&sub0; gesperrt.
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Dies ist also derselbe Fall wie bei b) in Fig. 1, d.h. daß der Transistor T&sub2;
den Strom yIo - (koIL - XIo) führt, ebenso wie der Transistor T&sub3;.
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Es gilt also: I = Io(1+Y) - (koIL - xIo).
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Die Neigung entspricht a - ko.
c) Hoher Zwischenwert IL: w (kIL - 3xIo) - zIo > 0.
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Der Transistor T&sub1; führt den Strom koIL - xIo, und T&sub1;&sub4; den Strom
w(koIL - xIo), aber wenn er sieht, daß dieser Strom niedriger ist als zIo, neigt der
Transistor T&sub1;&sub4; zur Sättigung hin, d.h. die Kollektorspannung neigt zu VCE = 0 hin.
Wenn die Kollektorspannung einmal das Potential VD erreicht, kann die Diode D&sub1;&sub0;
leitend werden.
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Das Ergebnis dabei ist, daß der Transistor T&sub1; und T&sub1;&sub4; je Strom
verbrauchen, der von der Quelle yIo geliefert wird.
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Der Transistor T&sub2; leitet als den Strom:
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yIo - (koIL - xIo) - [WkoIL - XIo) - ZIo]
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So daß gilt:
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I = Io(1+Y) - (w+1)koIL + (w+1 )xIo + zIo.
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Die Neigung, gleich -(w+1)ko, ist größer als bei b).
d) Hoher IL: w(koIL - xIo) - zIo + koIL - xIo ≥ yIo
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Die Transistoren T&sub1; und T&sub1;&sub4; verbrauchen den Strom yIo völlig.
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Das Ergebnis ist, daß der Transistor T&sub2; gesperrt wird.
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Es gilt also I = Io.
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Nach Fig. 4 zeigt die Zwei-Neigungen-Kurve der Schaltungsanordnung,
wie diese in Fig. 3 dargestellt ist, einen ersten Teil I und einen steileren zweiten Teil II,
wodurch es möglich ist, daß die Teile genauer einer charakteristischen Korrekturkurve
folgen können, wie dies durch eine gewgene Linie in Fig. 5 angegeben ist. Das
Vorhandensein dieser Korrekturkurve mit zwei Neigungen ermöglicht es, daß zwischen
den theoretischen und der wirklichen Kurven ein maximaler Unterschied erhalten wird,
der viel kleiner ist als bei einer Korrekturkurve mit nur einer Neigung.
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Bruchverhältnisse x, y und z lassen sich mit der Bezugsspannung Vref
erhalten, wenn dazu eine Schaltungsanordnung vom Teilerstromspiegeltyp verwendet
wird, ähnlich wie die, beschrieben in Fig. 2 zum Erhalten des Stromes koIL
(Transistoren T&sub3;&sub0;, T&sub3;&sub1;, Diode D&sub3;, Widerstand R'), oder einfacher dadurch, daß die Oberfläche
der Emitterelektroden geändert wird. Im wesentlichen ist die Anzahl Emitterelektroden
nur deutlichkeitshalber erwähnt. Im wesentlichen haben die Ströme dieselben
Verhältnisse wie die wirksamen Emitteroberflächen.
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Das Schaltbild nach Fig. 6 weist dieselben Elemente auf wie das nach
Fig. 3, in derselben Form gegliedert, wobei jedoch die Anode der Diode D&sub1;&sub0; mit dem
Kollektor des Transistors T&sub1;&sub0; statt mit dem des Transistors T&sub1; verbunden ist. Wie oben
beschrieben, werden vier Betriebswnen erhalten:
a) Niedriger IL: koIL < xIo
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Der Transistor T&sub0; ist gesättigt. Der Transistor T&sub1; ist gesperrt, ebenso wie der
Transistor T&sub1;&sub4;. Der Strom zIo geht völlig durch die Dioden D&sub1;&sub2; und D'&sub1;&sub2;. Die Diode D&sub1;&sub0; ist
folglich in Sperrichtung betrieben.
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Es gilt: I = Io (1+Y).
b) Niedriger Mittelwert IL: koIL > xIo und wI&sub1; < zIo
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Da der Strom wI&sub1;, der durch T&sub1;&sub4; geht, mit w = 3 in der Zeichnung (weil T&sub1;&sub4; drei
Emitterelektroden hat) kleiner als zIo ist, werden die Dioden D&sub1;&sub2; und D'&sub1;&sub2; von einem
Strom durchflossen, der ausreicht, eine Polarisation der leitenden Diode herbeizuführen.
Die Kathode von D&sub1;&sub0; ist also auf einem Potential von 2VBE. Der durch den Transistor
T&sub1;&sub0; und folglich durch den Transistor T&sub1; fließende Strom ist nicht Null. Das
Kollektorpotential von T&sub1;&sub0; und folglich das Anodenpotential von D&sub1;&sub0; beträgt 2VBE. Die
Diode D&sub1;&sub0; läßt überhaupt keinen Strom durch.
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Es gilt: I&sub1; = koIL - xIo
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αI&sub1; = α(koIL - xIo)
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I = Io + yIo - α (koIL - xIo)
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Der Strom I nimmt als Funktion des Leitungsstromes mit einer Neigung -αkoIL (Zone I'
nach Fig. 7) ab.
c) Hoher Zwischenwert IL: koIL > xIo und wI&sub1; < zIo.
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Die Dioden D&sub1;&sub2; und D'&sub1;&sub2; erhalten nicht länger Strom und die Spannung der Kathode
von D&sub1;&sub0; fängt zu sinken an, wodurch die Diode D&sub1;&sub0; in den leitenden Zustand gebracht
wird. Der subtrahierte Strom koIL wird also:
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xIo + (WI&sub1; - ZIo) + I&sub1;
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Es gilt: I = Io + yIo - αI&sub1;
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mit koIL - αIo = I&sub1; + (wI&sub1; - zIo)
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woraus folgt:
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Der Strom I nimmt mit einer Neigung ab, die kleiner ist als im vorhergehenden Fall b),
und zwar wegen des durch die Diode D&sub1;&sub0; subtrahierten Stromes.
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Diese Neigung hat einen Wert von -(αko)/(1+w) (Zone II' aus Fig. 7).
d) Hoher IL: αIo > yIo
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Der Transistor T&sub2; ist gesperrt, ebenso wie der Transistor T&sub3;. Es gilt: I =
Io.
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Fig. 8 zeigt die Art und Weise, wie einer Verstärkungskurve angenähert
werden kann, die dem Fall eines Teilnehmerfernsprechapparats entspricht, der
spezifisch geeignet ist, mit sehr weit entfernten Teilnehmern zu kommunizieren.
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Das Schaltbild nach Fig. 9 liefert eine Ausgleichskurve mit drei
aufeinander folgenden Neigungen, wodurch ein verfeinerter Ausgleich möglich ist als im
vorhergehenden Fall. Aus dem Gesichtspunkt des elektrischen Schaltplans entspricht es
der Ausführungsform nach Fig. 6 plus einer Parallelschaltung eines neuen Teilsatzes
D'&sub1;&sub0;, D'&sub1;&sub2;, D'&sub1;&sub3;, T'&sub1;&sub4;. Die Anode der Diode D'&sub1;&sub0; ist mit dem Kollektor des
Transistors T&sub1; verbunden und die Kathode der Diode D'&sub1;&sub0; ist einerseits mit der Kollektor-
Emitter-Strecke des Transistors T'&sub1;&sub4; verbunden, dessen Emitter nach Erde verbunden
ist, und andererseits mit in Vorwärtsrichtung leitenden, reihengeschalteten Dioden D'&sub1;&sub2;
und D'&sub1;&sub3;, wobei die Kathode von D'&sub1;&sub2; nach Erde verbunden ist. Die Basis des
Transistors T'&sub1;&sub4; ist mit denen der Transistoren T&sub1; und T&sub1;&sub4; verbunden.
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Ein an der Stromquelle vorgesehener Transistor T'&sub1;&sub2; liefert einen Strom
z'&sub1;&sub0; zu dem Knotenpunkt des Kollektors von T'&sub1;&sub4;, der Kathode von D'&sub1;&sub0; und der
Anode von D'&sub1;&sub2;. Auf diese Weise wird mit Hilfe dieser beiden Parallelschaltungen eine
Kurve erhalten, die drei aufeinander folgende Neigungen mit abnehmenden Werten
aufweist
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-αko, -(αko/(1xw), -(αko)/(1+w+w').
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Der Transistor T&sub1;&sub0; hat als Hypothese einen einzigen Emitter, wobei w und w' die
Anzahi Emitter der betreffenden Transistoren T&sub1;&sub4; und T'&sub1;&sub4; angeben (oder vielmehr das
Verhältnis der Emitteroberfläche dieses Transistors zu der des Transistors T&sub1;&sub0;). Die
Wahl von w, w', z und z' bestimmt die Neigungen und die Lagen der
Verbindungsstellen. Die zwei Teilsätze (Dion D&sub1;&sub2;, D&sub1;&sub3; und T&sub1;&sub4;) (D'&sub1;&sub0;, D'&sub1;&sub2;, D'&sub1;&sub3; und T'&sub1;&sub4;)
werden nacheinander betrieben und ihre Wirkungen entsprechend demselben Prinzip der
vorhergehenden Beispiele addiert.